生活垃圾的蚯蚓资源化处理研究

摘要：阐述了蚯蚓分解生活垃圾的原理及工艺流程，分析了影响蚯蚓活力的关键因素和蚯蚓分解各种垃圾的能力。实验结果表明，环毛蚯蚓处理垃圾宜采用土表覆料法，适宜条件为：温度23～27 ℃，湿度60％～80％，土壤pH 6～8。蚯蚓在改善土壤含氮量方面有显著的效果，蚓粪土中含氮量较原土显著增加，含氮量增加率可达20％以上。
关键词：生活垃圾；资源化；蚯蚓
利用广褒的生物资源──蚯蚓处理生活垃圾，无疑是解决我国生活垃圾以日俱增、而填埋与焚烧等现行处理方法引发的大气和地下水污染等问题的良好方案[1]。其不仅能有效降解城市垃圾中的有机物，而且还能通过蚯粪等形式，变废为宝，实现城市垃圾的资源化。
20世纪50年代未，美国就已培育出专门分解生活垃圾的杂种蚯蚓——红色蚯蚓，之后在全国推行“后院蚯蚓堆肥法”，并使之工业化[2]。1978年日本建成了月处理生活垃圾0.3万t的蚯蚓养殖场。2000年悉尼奥运会利用4 000万条蚯蚓使垃圾能够就地消化[3-5]。相对于国外来说，我国开展生活垃圾生物处理的工作相对落后。这是由于技术未够成熟、处理成本高、国人的环保意识不够强等诸多原因使其未能广泛推广应用。鉴于红色蚯蚓等杂交蚯蚓在我国还较难获得，笔者采用普通的、容易获得的环毛蚯蚓进行了蚯蚓分解生活垃圾的实验，其结果更具普遍意义。
1 蚯蚓分解生活垃圾的原理
蚯蚓是土壤中储量丰富的生物资源之一，种类多达3000多钟。常见的环毛蚯蚓隶属于无脊椎动物、环节动物门 [6]。蚯蚓活动主要是掘洞，吞食有机物和泥土。生活垃圾有机物含量高，可作为蚯蚓繁殖的营养源[2]。蚯蚓的消化道能大量分泌蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、甲壳素酶及淀粉酶等。在这些酶和微生物的作用下，蚯蚓吞食的生活垃圾中的有机物被水解成简单的碳水化合物、脂肪、醇等低分子化合物，这些物质再与土壤中的矿物质结合成高度融合的有机-无机复合体，最终以蚯蚓粪的形式排出。同时，通过蚯蚓在垃圾中的运动还可以改进垃圾中的水汽交换和循环，改善垃圾中微生物的繁殖环境，从而加强蚯蚓和微生物对垃圾处理的协同作用。蚯蚓的消化能力很强，1亿条蚯蚓1 d可吞食40～50 t垃圾，排出20 t蚯蚓粪。蚯蚓是通过皮肤进行呼吸的，在氧含量很低的情况下也能维持生存，因此蚯蚓独特的生活方式和强大的消化能力为“生态城市垃圾处理”提供了可行性。
2 生活垃圾资源化的蚯蚓生态处理实验流程
2.1 实验室蚯蚓养殖条件
（1）培养箱尺寸：10～20 L。
（2）培养箱基质：采用陶土容器，内置一定比例的土壤与生活垃圾的混合物。
（3）通风、搅拌：蚯蚓喜欢空气，所以在培养箱底、侧留有通风孔，以便空气通过养殖床。定期进行表面搅拌，以避免过度压实。
（4）湿度：蚯蚓喜欢潮湿的环境，所以每天平均喷水两次，环毛蚯蚓没有腮只能通过皮肤进行呼吸，水分过高将会隔断空气，故蚓床的含水率控制在60％～80％。
（5）敌害：蚯蚓易受蚂蚁侵害，因此箱体应作隔水处理，防止蚂蚁爬入。
生产过程实际蚯蚓处理池的蚯蚓养殖条件参照培养箱适当扩大规模进行。
2.2 生活垃圾蚯蚓生态处理流程
利用蚯蚓处理生活垃圾投资少、见效快、无二次污染， 是一种生态处理法，其与好氧堆肥法相结合而形成的综合生态处理法效果更佳。其处理流程如图1所示。

图1 生活垃圾资源化的蚯蚓生态处理流程示意图
在第一步的好氧堆肥（第一次发酵）过程中，温度达到55～70 ℃，持续3 d左右，垃圾中大部分致病微生物、寄生虫卵和苍蝇幼虫就会被杀死，从而实现垃圾的无害化处理。然后，此半成品出仓、翻堆使温度降到30 ℃以下，送入蚯蚓处理池继续进行处理（相当于延续好氧堆肥中的后发酵）。在堆肥发酵工序中尚未分解的有机物在蚯蚓处理池中，通过蚯蚓和微生物的协同作用充分分解。一般情况下，单纯堆肥法的二次发酵需20～30 d，但利用蚯蚓处理等重的半堆肥产品只需2～7 d，因此整个处理周期只需5～15 d，大大缩短了垃圾的处理周期，也有效克服了堆肥过程中存在的弊端。

图2 蚯蚓放养时间与蚯蚓土含氮量增加率的关系
在生活垃圾内放养蚯蚓使其分解，其分解效果可用蚓粪土(为蚯蚓粪与内置土壤的混合体)含氮量增加率来衡量。由图2可见，蚓粪土含氮量增加率与蚯蚓的放养时间呈正相关。可见，通过蚯蚓处理，生活垃圾资源化的效果是明显的。
蚯蚓与微生物的相互作用是一个非常复杂的过程。蚯蚓消化道里存在丰富的微生物群种。利用蚯蚓处理有机垃圾的一个最根本的原因就是通过蚯蚓与微生物的协同作用可以加速有机物的分解转化。研究结果表明，加入蚯蚓以后比没加蚯蚓垃圾中有机物的发酵分解速度提高了3～4 倍，并获得稳定的低C/N比(10～13) 的产品。应该注意的是，蚯蚓与微生物的协同作用仅限于耗氧细菌。厌氧发酵对蚯蚓有害无利。 （来源：互联网）